超聲波C掃描技術在涉硫設備及管道腐蝕檢測中的應用

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（中國石化西南油氣分公司 采氣二廠 四川 637400）

1.引言

元壩氣田是我國第二大酸性氣田，酸性氣田防腐工作極為重要，如果涉酸、涉硫設備管道腐蝕不受控，極易引發含硫天然氣泄漏甚至爆炸，對人民生命和財產安全造成重大損失。因此了解和控制涉酸、涉硫設備管道的腐蝕狀況，對安全生產有重要意義。

一般來說，對涉硫設備及管道開展腐蝕檢測，首先可使用高低頻導波全掃迅速鎖定腐蝕發生的大致區域，然后通過超聲波C掃描對涉酸、涉硫設備管道腐蝕區域進行成像從而確定其具體腐蝕區域大小和嚴重程度。

2.超聲波C掃描技術原理

上圖是管道超聲C掃描裝置原理圖，其中7為管道，8為超聲波探傷儀。左側1是腐蝕檢測縱波探頭，2是發射傳感器，另一側3和4為波接收傳感器，并通過數據線與超聲波探傷儀8連接，5是傳感器支架，上帶刻度尺用于計算不同的掃描波到接收傳感器3和4之間的距離，整個支架通過磁吸裝置6固定在管道上，設備運行以后，管道腐蝕區域的超聲C掃描結果將成像在探傷儀8的顯示屏上。

圖2是腐蝕檢測超聲波原理圖，首先將圖1中支架5設為x軸，以波接收傳感器4的方向為x軸正向，以波接收傳感器3的方向為x軸負向。其次將垂直x軸并指向縱波探頭1的方向設為y軸正向。上述設定后，可確定波接收傳感器3的坐標（0，-x1）和波接收傳感器4的坐標（0，x2）。

圖1 超聲C掃描裝置原理圖

圖2 腐蝕檢測超聲波原理圖

長度a代表超聲波C掃描管道腐蝕區域的長度（見式1），寬度b代表超聲波C掃描管道腐蝕區域的寬度（在軟件中設定數值）。假設縱波探頭1處于區域內任意韋扎，坐標設為（x3，y3），此時探頭1到波接收傳感器3之間的距離可設為d1，探頭1到波接收傳感器4之間的距離可設為d2，根據聲波發射速度和時間可求得d1和d2，再根據式2和式3就可求出x3和y3的具體數值，最終確定縱波探頭1的位置。

根據超聲波探傷儀色彩編碼原理，超聲波C掃描圖像中不同的厚度具有不同的顏色，由此可直觀分析得出工件厚度值越小的點，表征該處的管道壁厚減薄越嚴重。

3.現場檢測案例

筆者運用超聲波C掃描成像設備對元壩氣田涉酸、涉硫設備管道進行腐蝕檢測，發現了管道中存在的腐蝕，下文將以2個現場檢測案例，通過射線底片對比和實物解剖驗證，表明超聲波C掃描成像技術在涉酸、涉硫設備管道腐蝕缺陷檢測中具有準確性和直觀性的優點。

案例1：2018年1月27日對已經完成內檢測的YB205-1～YB29酸氣管線（管道規格為DN250×11.0mm、管道材質為L360QS抗硫碳鋼）開挖驗證點進行超聲波C掃描檢測、超聲導波、超聲波測厚、射線檢測等檢測，發現管道內部存在缺陷，缺陷區域大小為20mm×40mm，缺陷距離上表面深度約9.3mm，缺陷自身高度約1.8mm。超聲波C掃描、超聲導波、超聲波測厚、射線檢測結果一致。超聲波C掃描成像結果如圖3所示，對該管件進行解剖驗證，解剖圖如圖4所示，從超聲波C掃圖像上顏色分布就可以知道該處管道壁厚和腐蝕嚴重程度。

圖3 超聲波C掃描圖像

圖4 缺陷現場實際位置圖

案例2：2018年8月6日對HJ203H井站內污水罐底部進行超聲波C掃描檢測，發現底片部分位置壁厚異常、存在腐蝕缺陷。隨后對設備人孔進行打開，從人孔處觀察設備底片存在坑蝕缺陷跡象。再將腐蝕缺陷部位超聲波C掃描圖像與肉眼觀察位置進行對比，發現基本吻合，證明超聲波C掃描技術在涉硫設備檢測中具有較高準確性。

圖5 超聲波C掃描現場數據圖片

圖6 缺陷位置現場實物圖片

4.結論

從本文超聲波C掃描成像技術結合超聲導波、超聲波測厚、射線底片以及現場實物解剖情況來看，超聲波C掃描技術可以直觀的反映管道腐蝕缺陷形狀分布和面積大小，能幫助防腐技術人員判斷管道設備腐蝕嚴重程度，并且C掃描成像圖譜可以永久記錄存檔，對涉酸涉硫設備、管道的防腐管理具有一定借鑒作用。